锂电机器视觉“新变数”

新工艺、新技术正在给动力电池产业发展带来新变数。

面向动力电池大规模制造时代，新工艺、新技术的“战火”，已经从核心工序设备延伸到关键部件。帮助动力电池企业提高产品品质、降低缺陷率、提升制造效率，不仅是行业共同面临的挑战，也是后来者实现弯道超车的机遇。

作为品质智造赋能的关键环节，机器视觉设备正在迅猛发展，赛道涌入玩家越来越多。从创新技术来看，接触式图像传感器（CIS）开始崭露头角，成为机器视觉领域的“新变数”。 

CIS技术并不新颖，其在工业AOI领域已经得到广泛应用，而将此技术迁移至锂电领域，绕不开一家企业——威海华菱光电有限公司（下称“WHEC”）。

CIS技术起源

1985年，日本传真机市场竞争已接近白热化地步。为实现市场突围，三菱电机在世界上首次开发了传真机用接触式图像传感器（CIS）。

凭借小体积、高集成度一体化、宽视野、无畸变、高速度、高精度等优势，CIS技术在“CCD/CMOS+光学镜头”传统技术中杀开一条血路，让三菱传真机在市场上大放异彩。

1990年，三菱电机开始规模化量产并销售CIS。在此之后，CIS技术在传真机领域迅速渗透，并发展成为全球传真机市场技术应用主流。

CIS技术的先行者，为彼时三菱电机CIS技术项目负责人——泽江哲则，由其主持并制定的CIS技术行业标准一直沿用至今。

1995年，三菱电机在中国威海正式成立合资企业（SHEC），泽江哲则作为技术领头人开始将CIS技术导入中国。

2003年，威海华菱光电有限公司（WHEC）正式成立，采用CELL方式专业生产特殊用途CIS，泽江哲则担任总经理一职。

得益于对CIS技术的深厚积累与创新应用，WHEC开始在市场上崭露锋芒。先后完成国家火炬计划产业化示范项目、量产纸币读取用CIS及大型工业检测相机等。

随着CIS技术的不断进步与发展，CIS不断向金融机具、医疗设备、工业检测装备等市场实现技术迁移，有效弥补了CCD器件在工业AOI领域应用中的不足，从而在部分细分领域实现了CCD器件的替代。

作为CIS技术的先驱者与引领者，WHEC的CIS产品目前在金融机具领域国内市场占比达到90%，全球市场占有率超过60%。与此同时，在半导体制造、食品安全、生物医药、建材加工等领域，公司CIS产品的市占率也在不断提升。

进入锂电行业契机

在工业AOI领域的成熟规模化应用之后，CIS技术引起了日韩锂电池龙头的关注。

由于动力电池企业对产品性能、品质管理、生产效率不断提出更高的要求，机器视觉设备于2015年开始，逐渐成为锂电池多个核心工序检测的标配。 

彼时，电芯在线检测的取像单元，普遍采用单个或者多个拼接CCD线阵相机；小范围检测与精确测量主要采用单个CCD面阵相机。

由此而来的问题是：1、单个面阵/线阵相机由于镜头外置，需要与检测物体保持一定距离，占据空间。同时，受自身重量以及固定方法限制，相机容易受环境影响产生震动，对成像效果造成一定影响。

2、多个拼接线阵相机存在设备占用空间大，读取图像会存在变形及边缘虚化等问题，还需不断调整相机的角度位置及镜头位置，对检测效率也会造成一定影响。

因此，在CCD工业相机应用之外，韩国锂电池龙头也在不断寻求锂电池极片、隔膜检测新的解决方案。

而这，也成为WHEC将CIS技术应用到锂电池机器视觉检测领域探索的契机。2018年以来，WHEC开始配合日韩锂电池龙头研发锂电池领域用CIS工业相机。

经过长期严谨的技术验证，WHEC的CIS产品已成功应用于日韩锂电池龙头锂电池检测，覆盖从前段涂布、模切、卷绕/叠片到后段外观检测的全工序环节。

锂电用CIS工业相机优势

相比于CCD面阵、线阵相机，WHEC锂电用CIS工业相机的优势在于：

1、占用空间小，无需复杂调整。CIS工业相机集光源、镜头、光电转换芯片于一体，一体式超小机身不受安装空间限制。同时，CIS工业相机还具备重量轻，固定方式稳定，抗震性能强等优势。

2、微距成像，高精度检测。CIS工业相机可根据需求与目标物体保持0.9mm-29.3mm的检测距离，进行单面及双面的在线同步检测。光源接近目标物体，线性光不会产生非均匀光照，可自由调整光源角度，能够更为灵敏地检测出如涂层脱落、孔洞、异物、破损、褶皱、凹陷、划痕、边缘毛刺等细微、隐秘缺陷。

3、高分辨率1:1成像。在图像采集方面，CIS工业相机检测幅宽MAX可达1960mm，具备高分辨率、1:1的成像特点，避免由于图像畸变及边缘虚化所带来的分辨率损失问题，同时可减轻后续图像处理环节的负担。

4、定制化设计。WHEC的CIS产品设计分为光源内置一体化及光源外置多角度化，具备多种外观尺寸、长度的产品设计，满足不同在线生产及检测应用。

整体来看，CIS产品高集成化、高速度、高精度、无畸变等优势能够充分满足锂电池检测的核心诉求。目前，WHEC的CIS工业相机已经得到国内头部机器视觉系统集成商的青睐，并在国内动力电池产线、隔膜产线上开启导入渗透。

锂电行业CIS的机会

当前，全球动力电池企业正在加速迈向TWh时代。按照当前各家锂电池厂商的扩产计划，到 2025年的投产产能有望超过2TWh。

站在工艺链对机器视觉需求显著提升大背景下，中国锂电行业机器视觉的市场规模有望从2017年1.37亿元提升至2025年56.4亿元。

在GWh到TWh的跨越进程中，为满足产能规模、产品品质、生产效率的高维度跃升，新工艺、新技术的导入被寄予厚望。

而CIS新技术一旦在锂电机器视觉领域形成规模化导入，其市场成长价值将会非常诱人。这也将给以WHEC为代表的CIS企业以新的发展机遇。

目前，CIS凭借性能优势，已经从最初的传真机延伸到了金融机具、半导体制造、食品安全、生物医药、建材加工等多个应用场景，成功实现多个行业的技术平移。

TWh时代巨浪下，或许还将带给CIS更巨大的发展机遇。